
Что такое регулятор оборотов?
Определение
Регуляторы оборотов — в англоязычном сообществе называются — Electric Speed Controller (электронный контроллер скорости) или сокращенно — ESC. Основная задача ESC – передача энергии от аккумулятора к бесколлекторному мотору. Потребность в их применении возникла вследствие некоторых особенностей БК — мотора. Вкратце говоря, аккумулятор отдает постоянный ток, а бесколлекторный мотор принимает трехфазный переменный ток.
Принцип работы
Связь с остальными компонентами мультикоптера.
На вход ESC подается напряжение с аккумулятора и сигналы от полетного контроллера, а на выход регулятор отдает управляющее напряжение для привода. Соответственно регулятор должен обеспечивать:
- Совместимость с полетным контроллером.
- Максимальный ток для мотора (рассчитывается из спецификаций мотора и пропеллера) плюс 20 – 30%.
- Потребление тока меньше, чем ток, отдаваемый аккумулятором поделенный на количество ESC.
*Простейшая схема подключения.
Какие регуляторы бывают?
BEC и UBEC
Дополнительно к основной функции, регуляторы оборотов могут так же передавать питание к другим узлам дрона: полетному контроллеру, сервоприводам и так далее. Это достигается внедрением в регулятор блока исключения батареи — Battery Eliminator Circuit (далее как — BEC).
Использование BEC значительно упрощает конструкцию дрона, однако такая схема обладает рядом минусов. Блок исключения батареи может перегреваться при больших перепадах напряжения и больших нагрузках. К тому же регуляторы оборотов с BEC, как правило, стоят дороже, чем регуляторы без блока.
Согласитесь, логичнее и дешевле было бы сделать отдельно ESC и отдельно один BEC. Такое решение есть и называется оно универсальный блок исключения батареи (Universal Battery Eliminator Circuit, далее как — UBEC).
Преимущества UBEC
UBEC — подключается напрямую к аккумулятору и питает нужный узел дрона. Преимущества такого подхода весьма существенны:
- Регуляторы оборотов будут меньше перегреваться, поскольку из них будет исключен BEC
- UBEC обладают большим коэффициентом полезного действия
- Следовательно из предыдущих двух пунктов UBEC способен отдавать больший ток с меньшим риском
- Отсутствие переплаты за несколько лишних BEC, располагающихся в ESС. Для некоторых полетных контроллеров крайне не рекомендуется подключать больше одного ESC BEC
- Меньший вес регуляторов
Виды BEC и их преимущества
BEC бывают двух видов: линейные (LBEC) и импульсные (SBEC).
- Линейный преобразует энергию в тепло, а при перегреве отключается. Что может приводить к неприятным результатам: в лучшем случае коптер не сможет взлететь, а в худшем — неконтролируемое падение. В связи с чем стал применяться в сборке с сервоприводами, которые в свою очередь не потребляют много тока, не позволяя блоку перегреваться.
- Импульсный регулирует напряжение быстрым включением и выключением питания, такой подход исключил перегрев, повысил выходную мощность, и позволил достигать КПД 90%, а также импульсные BEC выигрывают у линейных в весе. Возникающие в цепи помехи, которые отрицательно сказываются на работе радио аппаратуры, исключаются добавлением LC — фильтра.
Учитывая то, что многие производители устанавливают на свои UBECLC фильтры (а, если фильтра все-таки нет, то его можно дешево купить и легко установить), профессионалы используют в своих коптерах именно регуляторы SBEC.
Программное обеспечение ESC
Поскольку регулятор оборотов выполняет некоторые преобразования с высокой частотой и может быть настроен на различные режимы работы для него пишут отдельный софт, называемый прошивкой. Это позволяет исправлять прошлые ошибки в алгоритмах управления, создавать более совершенные прошивки (и тем самым, например, уменьшать расходы аккумулятора на среднем газу) и производить гибкие настройки. В коптерах известных компаний типа DJI смена ПО регулятора происходит автоматически при помощи полетного контроллера.
Внимание! Перезапись ПО для регуляторов скорости может повлечь за собой поломки дрона различного характера, а так же снятие с гарантийного обслуживания! Помните, что вы делаете это на свой страх и риск!
Как сменить ПО?
Сменить программное обеспечение регулятора можно несколькими способами:
- Используя специальную плату управления
- Используя полетный контроллер
- Используя ASP программатор
Третий вариант проще и в настоящее время активно внедряется в новые модели.
Выбор регулятора оборотов
Исходя из всего вышеперечисленного, можно выделить особые критерии выбора регулятора оборотов для дрона:
- Совместимость с полетным контроллером. Полетный контроллер должен поддерживать BEC и прошивку ESC.
- Совместимость со спецификациями мотора и аккумулятора.
- Наличие или отсутствие BEС и его тип (LBEC или SBEC).
- Теплоотвод и герметичность.